计算机系统结构习题课1

1、选择题系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的是（B）A汇编语言机器级——操作系统机器级——高级语言机器级B微程序机器级——传统机器语言机器级——汇编语言机器级C传统机器语言机器级——高级语言机器级——汇编语言机器级D汇编语言机器级——应用语言机器级——高级语言机器级2、汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是经（D）来实现的。A编译程序解释B汇编程序解释C编译程序翻译D汇编程序翻译3、对系统程序员不透明的应当是（D）A、CACHE存储器B、系列机各档不同的数据通路宽度C、指令缓冲寄存器D、虚拟存储器4、计算机系统结构不包括（A）A、主存速度B、机器工作状态C、信息保护D、数据表示5、系列机软件应做到（B）A向前兼容，并向上兼容B向后兼容，力争向上兼容C向前兼容，并向下兼容D向后兼容，力争向下兼容6、在计算机系统设计中，比较好的方法是（D）。A、从上向下设计B、从下向上设计C、从两头向中间设计D、从中间开始向上、向下设计7、软件和硬件在实质上是完全不同的，但他们在（B）上是逻辑等价的。A性能B功能C系统结构D价格8、在相同的机器字长和尾数位数的情况下，浮点数尾数基值取小，可使浮点数（B）A．运算过程中数的精度损失降低B．数在数轴上的分布变密C．可表示数的范围增大D．可表示数的个数增多9、浮点数尾数基值rm=8，尾数数值部分长6位，可表示的最小正尾数为（C）A．0.5B.0.25C.0.125D.1/6410、在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（A）A．截断法B.舍入法C．恒置“1”法D.ROM查表法11、IBM370系统中断响应优先级级别最低的是（D）A．机器校验中断B.外中断C．I/O中断D.重新启动中断12、不属于堆栈型替换算法的是（C）A．近期最少使用法B.近期最久未用法C．先进先出法D.页面失效频率法13、下列关于虚拟存贮器的说法，比较正确的应当是（D）A．访主存命中率随页面大小增大而提高B．访主存命中率随页面容量增加而提高C．更换替换算法能提高命中率D．在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率14、采用组相联映像的Cache存贮器，为提高其等效访问速度应（B）A．增大主存容量（Cache大小不变）B．增加Cache块数（块大小不变）C．减小组的大小（块大小不变）D．减小块的大小（组的大小不变）15、浮点数尾数基值rm=16，除尾符之外的尾数机器位数为8位时，可表示的规格化最大正尾数为（D）A．1/2B.15/16C.1/256D.255/25616、总线控制机构为解决N个部件使用总线时有限次序的裁决，集中式定时查询，需另外增加控制线根数为（C）A．3B.2N＋1C.2＋┌N2log┐D.N＋217、计算机组成设计不考虑（B）A．专用部件设置B.功能部件的集成度C．控制机构的组成D.缓冲技术18、属计算机系统结构考虑的应是（C）A．主存采用MOS还是TTLB.主存采用多体交叉还是单体C．主存容量和编址方式D.主存频宽的确定19、与全相联相比，组相联映象的优点是（A）A目录表小B块冲突概率低C命中率高D主存利用率高20、同时性指两个或多个事件在同一时刻发生，并发性指两个或多个事件在（A）发生。A、同一时间间隔B、同一时刻C、不同时刻D、不同时间间隔21、打印机适合连接到（B）A、选择通道B、字节多路通道C、数组多路通道D、任意一种通道22、与流水线最大吞吐率高低有关的是（C）A各个子过程的时间B最快子过程的时间C最慢子过程的时间D最后子过程的时间23、ILLIACIV是一种（C）A、流水线处理机B指令重叠处理机C阵列处理机D多处理机24、BSP处理机属于（B）A、SISD系统B、SIMD系统C、MISD系统D、MIMD系统二、填空题1、实现软件移植的主要途径有统一高级语言、系列机、模拟和仿真。2、操作级并行的阵列机，按指令流和数据流的多倍性划分属于SIMD类型的计算机。3、自定义数据表示又可分为带标志符数据表示和数据描述符两类。4、传统机器级所具有的属性是高级语言程序员所(看不见)的，即对高级语言程序员是(透明)的。5、标志符与每个数据相连，合存于同一存储单元，用于描述____单个数据__的类型特征6、计算机仿真用微程序解释，计算机模拟用__机器语言_______解释。7、评价存储器性能的基本要求是大容量、高速度和低价格。8、程序的局部性包括空间上的局部性和时间上的局部性9、输入输出控制器的管理方式有三种：程序控制I/O、直接存储器访问DMA和I/O处理机方式10、输入输出系统包括输入输出设备、设备控制器及与输入输出操作有关的软、硬件。11、非专用总线控制方式中确定优先序可有串行链接、定时查询和独立请求等三种方式。12、数据表示指能由机器硬件直接识别和引用的数据类型。数据结构要通过软件映像变幻成机器中的各种数据表示来实现。13、研究流水线调度主要针对非线性流水线14、异步流动流水线会出现顺序流动流水线不可能发生的“写-写”相关和“先读后写”相关。15、向量机中对向量的各种运算常用的加工方式为横向加工、纵向加工和纵横向加工。16、8个节点的混洗网络，其混洗函数为Shuffle（P2P1P0）=p0p1p2三、判断题（对的用R，错的用E）1、系统是否设浮点运算指令，对计算机系统结构是透明的。（×）2、对概率不等的事件用Huffman编码，其具体编码不唯一，但平均码长肯定是唯一的，且是最短的。（√）3、开发并行性的资源重复计数途径是开发时间的并行性，也是提高系统可靠性的有效措施。（×）4、哈夫曼编码或扩展操作码，只要短码不是长码的前缀，就能够保证唯一地解码和立即解码。（√）5、计算机仿真不适合在两种结构差距大的计算机运用（√）6、定时查询和独立请求均可用软件方法动态改变总线分配的优先级。（√）7、SIMD计算机的结构是指有n个处理单元，按n条不同指令的要求对多个数据流及其中间结果进行不同的处理，一个处理单元的输出作为另一个处理单元的输人。（×）8、由于Cache存储器的地址变换和块替换算法是用软件实现的，因此Cache存储器对应用程序员是透明的，而且Cache对处理机和主存间的信息交往也是透明的。（×）9、在总线中，若按功能和传送方向实施线的组合能减少所需的线数，如性质相似、方向相反且不同时发生的两根单向线，可以用一根全双向线代替。（×）10、中断系统的软、硬件功能分配，实际上是中断处理的软件和中断处理的硬件的功能分配。（√）11、指令的重叠解释，既可加快程序的解释，又能加快指令的解释。（×）12、要使线性流水线的实际吞吐率接近于理想的最大吞吐率，应将子过程数分得越多越好。（×）13、流水机器处理中断应着眼于解决断点现场如何保存和恢复，并不在于如何缩短断流的时间，去追求流水的高吞吐率和高效率。（√）14、组相联映像的cache存储器共分为256组，每组4块，用完全的比较对法实现cache块替换，替换算法为LRU，cache存储器总共需要设置的比较对触发器个数为1024个。（×）15、多处理机中，两个程序段之间若同时有先写后读和先读后写二种相关，以交换数据为目的时，则必须并行执行，读写要完全同步，允许顺序串行和交换串行。（×）四、简答题1、试以实例简要说明计算机系统结构,计算机组成,与计算机实现的相互关系与影响.P6结构相同，可用不同的组成。如系列机中不同型号的机器结构相同，但高档机往往采用重叠流水等技术；组成相同，实现可不同。如主存可用双极型，也可用MOS型等；结构不同组成不同，组成的进步会促进结构的进步，如微程序控制；结构的设计应结合应用和可能采用的组成。组成上面决定于结构，下面受限于实现；组成与实现的权衡取决于性价比等，结构、组成、实现的内容不同时期会不同。2、通道分为那3种类型？各适合连接什么类型的设备？满负荷时，设备对通道要求的实际流量与所连设备有什么关系？答案：通道分字节多路、数组多路、选择3类通道。宇节多路通道适合于连接大量低速的字符设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所连各设备的流量之和。数组多路通道适合于连接高速的设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所连各设备中，流量最大的那个。选择通道适合于连接中、高速的高优先级的设备。满负荷时，设备对通道要求的实际流量应是所连各设备中，流量最大的那个。3、提高计算机系统并行性的技术途径有哪三个？简要解释并各举一系统类型的例子。有时间重叠、资源重复、资源共享等三个途径。时间重叠是让多个处理过程在实践上相互错开，轮流使用统一硬件设备的各个处理部分，以加快执行速度的方法。如流水线处理机CRAY-1。资源重复是通过重复设置硬件资源来提高性能。如阵列处理机ILLIAC-Ⅳ。资源共享是利用软件方法让多个用户共享同一套资源，来提高资源利用率和系统性能的。如多道程序分时系统、多处理机、分布处理系统、计算机网等。4、什么是流水线的速度瓶颈？消除流水线速度瓶颈的方法有哪两种？举例示意说明。一个由若干段组成的流水线，在达到稳定状态后所获得的吞吐率与其中延迟最大的那一段长度有关，这一段就成为影响流水线速度的瓶颈。消除流水线速度瓶颈的方法主要有两种：（1）尽量采取将瓶颈子过程再细分，使之接近于流水线其他段的工作速度。（2）将多个瓶颈子过程并联。5、简述SIMD阵列机的主要特征。P208五、应用题1、N=—1.5，它的单精度格式表示为什么？2、有一个页式虚拟存贮器，若分配给该道程序的主存有3页，采用LRU替换算法表示这3页的使用和替换过程。已知它在运行过程中访问程序空间的页地址流为：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2(p156)3、有一个Cache存储器。主存共分8个块(0~7),Cache为4个块(0~3),采用组相联映象，组内块数为2块，替换算法为近期最少使用算法(LRU)。(1)画出主存、Cache地址的各字段对应关系(标出位数)图;(2)画出主存、Cache空间块的映象对应关系示意图;(3)对于如下主存块地址流：1,2,4,1,3,7,0,1,2,5,4,6,4,7,2,如主存中内容一开始未装入Cache中，请列出Cache中各块随时间的使用状况;(4)对于(3),指出块失效又发生块争用的时刻;(5)对于(3),求出此期间Cache的命中率。(P158)4、中断级屏蔽位“1”对应于开放，“0”对应于屏蔽，各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如下：中断处理程序级别中断级屏蔽位1级2级3级4级第1级0000第2级1010第3级1000第4级1110(1)当中断响应优先次序为1→2→3→4时，其中断处理次序是什么?(2)如果所有的中断处理都各需3个单位时间，中断响应和中断返回时间相对中断处理时间少得多。当机器正在运行用户程序时，同时发生第2，3级中断请求，过两个单位时间，又同时发生第1，4级中断请求，试画出程序运行过程示意图。(P109)5、有一个3段的流水线，预约表如下表所示。（1）写出禁止表和冲突向量（2）画冲突向量状态转移图并确定最佳调度方案。(P196)时钟段号T1T2T3T4S1S2S3√√√√√6、向量D=A*（B+C），各向量元素个数均为N，参照CRAY-1方式分解为3条向量指令：①V3←存储器{访存取A送入V3寄存器组}②V2←V0+V1{B+C→K}③V4←V2*V3{K*A→D}当采用下列3种方式工作时各需多少拍才能得到全部结果？（1）①、②、③串行执行；（2）①和②并行执行完后，在执行③；（3）采用链接技术(p234)7、阵列机有0—7共8个处理单元互连，要求按（0，5），（1，4），（2，7），（3，6）配对通信。（1）写出实现此功能的互连函数的一般式。（2）画出用3级立方体网络实现该互连函数的互联网络拓扑结构图，并标出各控制开关状态。(P235)8、现有16个PE(编号0~F)与网络连接，程序在某个时刻需实现下列通信配对：7←→D、6←→C、5←→F、4←→E、3←→9、2←→8、1←→B、0←→A。（1）写出实现此功能的互连函数的一般式。（2）画出用3级立方体网络实现该互连函数的互联网络拓